一种内燃机车车轴齿轮箱的伞形齿轮的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种内燃机车车轴齿轮箱的伞形齿轮的制造方法，按照以下步骤进行：锻造毛坯、毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工。毛坯热处理包括正火、调质；齿坯加工包括粗车和精车；齿形加工包括铣齿、滚齿或插齿；齿面热处理包括渗氮、表面淬火、回火；精基准修正包括端面和中心孔；齿形精加工包括磨齿、抛光。该方法不仅能提高伞形齿轮的生产效率、降低原材料的损耗量及生产成本，而且工艺简单、生产出的伞形齿轮使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种伞形齿轮的制造方法，尤其涉及一种内燃机车车轴齿轮箱的伞形 齿轮的制造方法。
技术介绍
一种液力传动型内燃机车，该机车构造速度为30km/h，通过最小曲线半径为80m， 整备重量为80吨，机车上装有一台CATC32型柴油机，主传动装置是一种液力变扭箱，采用 了先进的液力换向，电子自动换档、PLC等技术，具有起动牵引力大、制动力强，通过曲线半 径小，换向迅速等优点，适用于各工矿企业以及地方、森林、港口、铁路的调车及小运转作 业，特别适用于旅游观光用车。该内燃机车，是以柴油机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。内燃机车由 柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部包括车架、车体、转向架等、制动装置和控制设备 等组成。柴油机车的工作原理是燃料在汽缸内燃烧，所产生的高温高压气体在汽缸内膨 胀，推动活塞往复运动，连杆带动曲轴旋转对外做功，燃料的热能转化为机械功，再经过液 力变扭箱和车轴齿轮箱转换后推动车轮旋转。在液力变扭箱中的前进轴和后退轴上，安装有液力变扭器(常称为液压联轴器)， 其结构是，在密封机壳内，安装了一组与动力输入轴相连接的主动叶片和另一组与动力输 出轴相连的被动叶片以及与机壳相连的导向叶片。当在机壳内充满了压力液体后，与动力 输入轴相连接的主动叶片旋转时，压力液体被扰动而产生动压头；该压力液体被导向叶片 引导在机壳内循环流动，推动与动力输出轴相连的被动叶片旋转。因此，形成了动力输入轴 向动力输出轴传递功率的功能。如果压力液体的压力减小或压力液体消失，传递功率的功 能随之消失。换言之，只要控制机壳内压力液体的状态，就能控制动力输入轴向动力输出轴 传递功率的状态。在通常情况下，用受工控机控制的电控装置来控制电磁阀，由电磁阀控制 机壳内压力液体的状态，最终控制动力输入轴向动力输出轴传递功率的状态。这样就实现 了对内燃机车的前进与后退的自动控制。内燃机车以柴油机为动力，柴油机的输出轴通过第一万向联轴器与液力变扭箱的 动力输入轴的左端连接，动力输入轴通过1齿轮组将动力传递给前进变扭轴，前进变扭轴 通过2齿轮组将动力传递给中间变速轴，中间变速轴通过3齿轮组将动力传递给动力输出 轴，动力输出轴通过车轴齿轮箱将动力传递给车轮组以驱动内燃机车前进。同样地，动力输 入轴通过4齿轮组将动力传递给惰性轮轴，惰性轮轴通过5齿轮组将动力传递给后退变扭 轴，后退变扭轴通过6齿轮组将动力传递给中间变速轴，中间变速轴通过3齿轮组将动力传 递给动力输出轴，动力输出轴通过车轴齿轮箱将动力传递给车轮组以驱动内燃机车后退。车轴齿轮箱是先圆柱齿轮后伞齿轮的二级齿轮传动装置。齿轮转动是应用最为广 泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、 寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比。但是该伞齿轮有寿命较短的弱点，制约了整体机车 的安全运行，需要加以改进。齿轮的失效，一般是轮齿失效，常见的失效形式有五种1、轮齿折断当弯曲应力超过弯曲疲劳极限，轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂 纹，并逐渐扩展，致使轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。轮齿受到短时意外的严重过载或 冲击载荷作用也易造成突然折断，这种折断称为过载折断。2、齿面疲劳点蚀轮齿工作时，当齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，在载 荷的多次重复作用下，齿面的表层会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延、扩展，造成许多微 粒从工作表面上脱落下来，在表面出现许多月牙形的浅坑，这使齿轮不能正常工作而失效， 这种失效称为齿面疲劳点蚀。疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处，齿面抗点蚀能力 主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。3、齿面胶合高速重载的齿轮转动，当啮合区的温度升高，会破坏润滑油的作用， 使之不能良好地润滑而导致齿面粘结在一起。4、齿面磨损在载荷作用下，齿面会产生磨损，使齿侧间隙增大，齿根厚度减小，从 而产生冲击和噪声。齿面磨损是它不可避免的失效形式。5、齿面塑性变形在重载作用下，当齿面硬度不够时，会产生一定的塑性变形。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题提供，该 制造方法生产效率高，降低了原材料的损耗量及生产成本，而且工艺简单，生产出的伞形齿 轮使用寿命长、精度高、齿面硬。本专利技术为达到上述目的，经过分析，从设计、选材、加工等方面进行了改进，采用以 下技术方案，包括锻造毛坯、毛坯热处理、齿坯加 工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工；所述毛坯热处理包括正 火、调质；所述齿坯加工包括粗车和精车；所述齿形加工包括铣齿、滚齿或插齿；所述齿面 热处理包括渗氮、表面淬火、回火；所述精基准修正包括端面修正和中心孔修正；所述齿形 精加工包括磨齿和抛光。该制造方法即包括毛坯成型、热处理、粗加工、精加工及齿形加工 和表面处理等全部加工过程。由于齿轮模数的变化，必然引起加工工艺的变化，本专利技术着重 说明热处理、粗加工、精加工方面的工艺过程，换言之，内燃机车要求其包括车轴齿轮箱在 内的传动机构具有承受功率大、运转平稳，也要求伞形齿轮精度高、齿面硬。所述伞形齿轮的模数Mn为14，根据选取的基本参数进行齿面接触疲劳强度及弯 曲疲劳强度计算和验算。根据设计和加工要求选取材料，所述伞形齿轮材质是20CrMnTi。所述锻造毛坯，是利用圆柱合金钢在加热炉中加热并在锻压机上锻打，锻打成齿 坯，其外轮廓留加工余量3 5毫米。所述毛坯热处理的正火温度是650 750°C，所述调质即高温回火，在通常的回 火炉中进行，回火温度为670 700°C，以消除内应力及细化晶粒。所述粗车，是将经过正火的齿坯进行粗车，留较少的加工余量粗车外圆及端面，留 余量1. 5 2mm，钻镗花键底孔至尺寸。所述渗氮，是将齿轮放入渗氮炉中与氮气共热，在齿轮齿的表面形成渗氮层，渗氮层的有效厚度是1 1.5 mm。所述表面淬火、回火，是将已形成渗氮层的伞形齿轮齿的表面进行淬火并接着回 火，以形成硬齿面；本专利技术中淬火温度优选为1030°C。所述调质采用水基淬火液作为冷却介质；所述齿面热处理的回火在通常的回火炉 中进行，回火温度为580 620°C，采用空气冷却。所述伞形齿轮经磨齿后的粗糙度为Ra 0. 5 0. Sum,并不是越光滑越好，太光滑 的齿面润滑油膜不易形成，会使齿轮早期损坏。本专利技术提高了生产效率、降低了原材料的损耗量及生产成本，而且工艺简单、生产 出的伞形齿轮使用寿命长。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。，伞形齿轮的模数Mn为14，伞形 齿轮材质是20CrMnTi。该制造方法的步骤为锻造毛坯、毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面 热处理、精基准修正及齿形精加工。锻造毛坯，利用圆柱合金钢在加热炉中加热并在锻压机上锻打，锻打成齿坯，本实 施例其外轮廓留加工余量4毫米。毛坯热处理包括正火、调质；正火温度是720V，调质在通常的回火炉中进行，采 用水基淬火液作为冷却介质回火温度为680°C。齿坯加工包括粗车和精车。经过正火的齿坯进行粗车，留较少的加工余量粗车外 圆及端面，留余量1. 5mm，钻镗花键底孔至尺寸。齿形加工包括铣齿、滚齿或插齿。齿面热处理包括渗氮、表面淬火、回火；将齿轮放入渗氮炉中与氮气共热，在齿轮 齿的表面形成渗氮层，渗氮层的厚度是1.2mm;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机车车轴齿轮箱的伞形齿轮的制造方法，其特征在于：该方法包括锻造毛坯、毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工；所述毛坯热处理包括正火、调质；所述齿坯加工包括粗车和精车；所述齿形加工包括铣齿、滚齿或插齿；所述齿面热处理包括渗氮、表面淬火、回火；所述精基准修正包括端面修正和中心孔修正；所述齿形精加工包括磨齿和抛光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛祖敏，王槐庭，
申请(专利权)人：常州市万航工矿设备有限公司，
类型：发明
国别省市：32